Chaotische kalte Akkretion in riesigen elliptischen Galaxien, die durch AGN-Kosmiumstrahlen erhitzt werden

ZUSAMMENFASSUNG Das Feedback von Schwarzen Löchern spielt eine zentrale Rolle bei der Gestaltung des zirkumgalaktischen Mediums (CGM) elliptischer Galaxien. Wir untersuchen systematisch den Einfluss der Plasmaphysik auf die Entwicklung von elliptischen Galaxien, indem wir dreidimensionale nicht-ideale magnetohydrodynamische Simulationen der Wechselwirkungen von aktiven galaktischen Kernen (AGN)-Strahlen mit dem CGM durchführen, einschließlich magnetischer Felder und kosmischer Strahlen (CR) sowie deren Transportprozesse. Wir stellen fest, dass die Physik des Feedbacks, das auf großen galaktischen Skalen wirkt, sehr sensibel von der Plasmaphysik auf kleinen Skalen abhängt. Insbesondere zeigen wir, dass (i) im rein hydrodynamischen Fall die AGN-Strahlen anfänglich die Atmosphären im globalen thermischen Gleichgewicht halten. Lokale thermische Instabilitäten führen jedoch allgemein zur Bildung massiver kalter Scheiben in der Nähe des zentralen Schwarzen Lochs, was im Widerspruch zu Beobachtungen steht; (ii) das Einbeziehen schwacher magnetischer Felder verhindert die Bildung der Scheiben, da die lokale B-Feld-Verstärkung im ausfallenden kalten Gas zu starkem magnetischen Bremsen führt, welches schnell das Drehmoment aus den akkretierenden Wolken extrahiert. Die magnetischen Felder verwandeln die kalten Wolken in schmale Fäden, die nicht ballistisch fallen; (iii) wenn die Plasmazusammensetzung in den AGN-Strahlen von CR dominiert wird und der CR-Transport vernachlässigt wird, zeigen die Atmosphären Kühlungskatastrophen aufgrund ineffizienten Wärmeübertragung vom AGN zum CGM, obwohl Coulomb/hadronische CR-Verluste vorhanden sind; (iv) das Einbeziehen von CR-Streaming und -Erwärmung stellt die Übereinstimmung mit den Beobachtungen wieder her, d.h. Kühlungskatastrophen werden verhindert und massive kalte zentrale Scheiben bilden sich nicht. Die AGN-Leistung wird reduziert, da ihre Energie effizient genutzt wird.